[实用新型]自适应式超导磁体弹性骨架

说明书

技术领域

本实用新型属于超导磁体骨架制作过程中的结构工艺技术，尤其涉及一种自适应式超导磁体弹性骨架，主要用于优化骨架本身的低温机械性能、强化骨架对超导线圈的低温保护性能。

背景技术

超导材料在达到一定的低温环境下，电阻为零。利用超导材料的这种特性，超导故障限流器、超导变压器、超导储能等一系列超导电力设备的应用研究得到很大发展，而超导磁体作为重要组成部分，是其应用的一个关键。与常规材料制作的磁体相比，利用超导线材绕制的超导线圈，其作为励磁磁体具有功耗极小、体积紧凑、稳定性高等优点。

但是由于超导线材复杂的制作工艺以及其自身的特殊成分组成，使得超导磁体制作中对骨架的要求很高。目前，无论是第一代Bi-2223/Ag铋系银包套带材还是第二代YBCO涂层高温超导带材，都是脆性氧化物陶瓷材料，较大曲率的弯折会导致其通流性能变差。

此外，超导磁体一般在电力网络、高强度磁场、温度变化幅度较大等场合应用，环境较为恶劣，因此超导磁体的制作需要考虑到制作材料的抗机械电磁作用力、绝缘能力、低温下强度、大范围温度变化下强度变化和热膨胀系数、抗疲劳性能等一系列因素。超导磁体在从常温过渡到液氮环境温度或者相反时，由于骨架和超导线圈的热膨胀系数不同，会导致超导带材绷得过紧或者过松，甚至会有超导带材绷断、磁体变形和损坏的严重后果。

授权公告号为CN101499350B的实用新型专利公开了一种高温超导磁体骨架的结构形式，解决了超导线圈绕制过程中的预应力问题，并其在一定程度上提高了超导磁体机械强度，降低了磁体线圈工作过程中受到强电磁力冲击发生损伤的几率，但是在实用过程中发现，该种结构形式的超导磁体骨架却无法有效舒缓超导线圈与骨架之间因热膨胀系数不同所产生的内应力，严重时还会引发超导磁体线圈电流引线因内应力作用发生断裂，导致整个磁体断路无法正常工作，对大型超导磁体、超低温超导磁体的工程应用带来无法预估的安全隐患，制约了大型超导磁体、超低温超导磁体在工程领域中的发展。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种自适应式超导磁体弹性骨架，具有自适应的能力，可以解决因超导磁体特殊运行环境下的机械强度、热膨胀等一系列问题，同时优化了磁体加工工艺，消除现有结构形式中的技术缺陷，提高大型超导磁体、超低温超导磁体在工程应用过程中的稳定性与耐久性。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种自适应式超导磁体弹性骨架，由上、下压板夹置若干组相互叠加的圆环型分瓣组合式双饼骨架而成；每组圆环型分瓣组合式双饼骨架含有三瓣以上的单体双饼骨架，其中，每个单体双饼骨架呈扇形，由五层叠加，为对称结构，中心为中隔板,从中隔板向上、下两侧依次为绕制槽板和侧隔板层，各层间错缝拼接，在上、下压板及每组的圆环型分瓣组合式双饼骨架上都开设供非导磁拉杆穿入的固定孔,并配设电流引线铜排；在各绕制槽板层的拼接缝中，局部或全部加设弹性缓冲块，且对应加有弹性缓冲块的接缝位置处，同侧的侧隔板层开有接缝。

所述自适应式超导磁体弹性骨架的弹性缓冲块为对称结构，优选方案是：所述的弹性缓冲块为对称结构，中心为空心体为佳，两端为实体块，且与绕制槽板端侧开设的凹槽形状吻合以紧密卡接。

所述自适应式超导磁体弹性骨架中，在所述自适应式超导磁体弹性骨架中间层加入端头隔板，在每组圆环型分瓣组合式双饼骨架中配装有对线圈引线端头进行固定的卡具。

所述自适应式超导磁体弹性骨架中，在每两个双饼骨架线圈间的非线材绕制部位加入散热垫片。

所述自适应式超导磁体弹性骨架中，若在自适应式超导磁体弹性骨架上安放的磁体采用多饼串联后再进行组间并联的组装方式，则在每组超导线圈间加入组绝缘隔板。

本实用新型自适应式超导磁体弹性骨架为大型超导磁体、超低温超导磁体的设计工作提供了高强度、高稳定性的可行性施工技术方案，解决了影响超导磁体低温可靠性方面的技术难关。

本实用新型的优点在于：可以有效解决超导磁体在特殊运行环境下，绕组骨架在机械强度、冷缩热涨因素等方面所暴露出的一系列问题，降低超导磁体因热胀冷缩因素造成磁体损伤的风险，增强超导磁体的低温机械性能和正常运行过程中的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型自适应式超导磁体弹性骨架整体组装截面结构示意图。

图2为本实用新型双饼线圈骨架的组装截面结构示意图。

图3为本实用新型双饼线圈骨架错缝拼接效果示意图。

图4为本实用新型弹性缓冲块安装效位置示意图。

图5为本实用新型绕制槽板结构示意图。

图6为本实用新型隔板结构示意图。